Nghiên cứu genomics đầu tiên về gián phân giảm nhiễm trong cây mía đường

 Nghiên cứu genomics đầu tiên về gián phân giảm nhiễm trong cây mía đường

Nguồn: Nina Reis Soares, Zirlane Portugal Costa, João Paulo Rodrigues Marques, Olivier Garsmeur, Monalisa Sampaio Carneiro, Cláudia Barros Monteiro Vitorello, Angélique D'Hont, Maria Lucia Carneiro Vieira. 2024. First investigation into the genetic control of meiosis in sugarcane. Plant J.; 2024 Jun; 118(6):2094-2107. doi: 10.1111/tpj.16731.

 

Mía đường (Saccharum spp.) có genome vô cùng phức tạp. Giống mía cải tiến mới, biểu hiện bản chất đa bội thể và đa bội lệch (aneuploid), bởi kết quả lai giữa Saccharum officinarum với S. spontaneum. Rất ít nghiên cứu được tiến hành để xem xét sự phân bào giảm nhiễm (meiotic control) trong loài thực vật đa bội thể, ngoại trừ locus Ph1 của lúa mì mang gen ZIP4 (TaZIP4-B2) gen này thúc đẩy sự bắt cặp giữa các nhiễm sắc thể tương đồng (homologous chromosomes) trong khi đó, ngăn cản sự trao đổi chéo (crossover) giữa những nhiễm sắc thể homeologs. Trong mía đường, mặc dù có nguồn gốc loài mang tính chất “interspecific” (khác loài), nhưng liên kết có tính chất “bivalent” được ưu tiên, kế đến là “multivalents”, ngoài ra, chúng được giải quyết ở giai đoạn cuối của prophase I. Như vậy, mục tiên nghiên cứu nhằm tìm kiếm sự kiểm soát di truyền của phân bào giảm nhiễm (meiosis) trong loài tổ tiên và trong cá thể cây mía. Người ta tiến hành nghiên cứu gen ZIP4 và các proteins có bản chất “immunolocalized meiotic”, mà người ta đặt tên là synaptonemal complex proteins “Zyp1 và Asy1”. Gen ZIP4 của mía đường định vị trên nhiễm sắc thể 2, biểu hiện ở mức độ rất phổ biến tại hoa mía, có phổ biểu hiện giống nhau với TaZIP4-B2. Sự biểu hiện của ZIP4 cao hơn trong loài S. spontaneum có bản chất đa bội là neoautopolyploid, gen này biểu hiện thấp hơn trong loài S. officinarum, loài đa bội “octoploid” khá ổn định. Protein Zip4 của mía có domain TPR, rất cần thiết cho gấp cuộn (scaffolding). Cấu trúc 3D của protein được dự đoán, rất giống với TaZIP4-B2, phản ánh mối liên quan về chức năng của chúng với nhau. Xét nghiệm “immunolocalization” của protein Asy1 và Zyp1 cho thấy loài tổ tiên S. officinarum hoàn tất sự kiện “synapsis” (nội dung bắt cặp 2 nhiễm sắc thể trong meiosis). Tuy nhiên, loài S. spontaneum và giống lúa cao sản SP80-3280, không có nhân tế bào nào hoàn tất được sự kiện synapsis. Quan trọng là, kết quả nghiên cứu đã góp phần cung cấp kiến thức vào di truyền tế bào cây mía đường, bản đồ di truyền, và hệ gen học.

 

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38523577/